当前合成与系统生物学
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抽象的

粟酒裂殖酵母动态细胞周期调控模型的定量分析

Anbumathi P、Sharad Bhartiya 和 KV Venkatesh

细胞周期是调节所有真核生物生长和分裂的核心过程。根据感测到的环境条件，细胞处于静止期 G0 或进行循环细胞分裂过程 (G1->S->G2->M)。这一系列事件和不可逆的相变主要由高度保守的细胞周期蛋白依赖性激酶（Cdks）及其正负调节因子控制，从而形成一个高度互连的网络。细胞周期调节的动态性是由于控制该过程的潜在复杂网络所致。在计算机模型中，参数集直接反映了系统的特性。合成速率常数间接代表复杂性的来源。所以，利用最近开发的裂殖酵母裂殖酵母细胞周期调节模型来研究合成水平调节对整个细胞周期的影响。对模型的十六个合成速率常数进行系统的局部和全局扰动，以研究这些调节剂的合成水平对（i）活力、（ii）细胞周期周期和（iii）鲁棒性的影响。敏感性分析的结果表明，细胞周期时间对于单个调节剂的合成速率常数的扰动是稳健的，但对于多个调节剂的同时扰动却是脆弱的。此外，基于系统的调节器删除和添加分析，论证了脆弱核心网络上多层复杂调节器的鲁棒性出现的观点。这项研究得出的一些关键预测包括：(i) 七个调控元件 Slp1、Cdc2、Cdc13、PP1、APC 和 Cdc25 以及 Mik1 或 Wee1 足以驱动细胞周期调控。这可以通过设计适当的合成生物学实验来验证；(ii) G2 调节激酶 Wee1 或 Mik1 中的任何一个都可能是在进化过程中通过整个染色体复制事件而出现的，这可以通过实验进行测试以获得结论性的证据。Cdc25 与 Mik1 或 Wee1 一起足以驱动细胞周期调节。这可以通过设计适当的合成生物学实验来验证；(ii) G2 调节激酶 Wee1 或 Mik1 中的任何一个都可能是在进化过程中通过整个染色体复制事件而出现的，这可以通过实验进行测试以获得结论性的证据。Cdc25 与 Mik1 或 Wee1 一起足以驱动细胞周期调节。这可以通过设计适当的合成生物学实验来验证；(ii) G2 调节激酶 Wee1 或 Mik1 中的任何一个都可能是在进化过程中通过整个染色体复制事件而出现的，这可以通过实验进行测试以获得结论性的证据。